(57)【要約】【課題】  本発明は、容器内のガスを排気するための貫通孔を蓋体に形成することにより、容器の変形を未然に防止すると共に、短時間に作業することができる振動子用容器を提供する。【解決手段】  振動子用容器は、振動子片３を内蔵したパッケージ１の開口側を板状の蓋体２によって被冠することにより、パッケージ１内が封止される。蓋体２には、パッケージ１内と外部とを連通すると共に、少なくとも内周面に金属膜によりメタライズ層６ｄが設けられた貫通穴６が形成されている。貫通穴６は、封止材７を溶融することによりパッケージ１内を封止する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
振動子片を内蔵したパッケージの開口側を板状の蓋体によって被冠することにより上記パッケージ内を封止した振動子用容器であって、
上記蓋体には上記パッケージ内と外部とを連通すると共に、少なくとも内周面に金属膜によりメタライズ層が設けられた貫通穴が形成され、
上記貫通穴に封止材を溶融することにより上記パッケージ内を封止することを特徴とする振動子用容器。
【請求項２】
蓋体に形成された貫通穴は、大きい内径の主貫通穴と、この主貫通穴の外周の一部から連通させてラジアル方向に延設した副貫通穴とが形成された請求項１に記載の振動子用容器。
【請求項３】
蓋体に形成された貫通穴は、上記パッケージ内の内面側から外面側に至るに従って拡開する略擂り鉢状に形成し、この略擂り鉢状の貫通穴の少なくとも内周面にメタライズ層が設けられた請求項１または２のいずれかに記載の振動子用容器。
【請求項４】
大きい内径の主貫通穴の内径寸法は、溶融する前に載置する上記封止材の外径寸法よりも小さく形成した請求項２または３のいずれかに記載の振動子用容器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水晶振動子片或いは圧電振動子片を気密に内蔵するための圧電振動子容器に関する。
【背景技術】
【０００２】
水晶振動子或いは圧電振動子は、振動子用容器内に振動子片を気密に内蔵されている。この振動子片を気密に内蔵する振動子用容器は、特許第３５４１６８２号公報（特許文献１）や特許第３５２３５０２号公報（特許文献２）に開示されているように、例えばセラミックスから成り、容器内に形成された搭載部に振動子片を搭載している。容器の上面には、ガラス等の透光性材料からなる蓋体が低融点ガラス等の封止材を介して接合されている。容器の底面には、蓋体によって密閉された空間を真空に排気するための貫通孔が形成されている。そして、容器の内部に圧電振動子片21を収容した後、貫通孔を介して振動子片を収容する空間を真空に排気し、しかる後、この貫通孔内に鉛−錫合金等のろう材から成る封止部材を充填して貫通孔を封止することにより、振動子用容器の内部に振動子片が気密に収容された圧電振動子が製作される。
【０００３】
【特許文献１】特許第３５４１６８２号公報
【特許文献２】特許第３５２３５０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１及び特許文献２に開示された振動子用容器は、いずれも振動子片を収容する容器の底面に貫通孔を形成し、この貫通孔から容器内の空間を真空にして空間内の不要なガスを排気するようにしている。しかしながら、セラミックス製の容器に貫通孔を形成すると、容器を焼成するときに貫通孔によって振動子片を搭載する搭載部が変形することがあり、このため、振動周波数のバラツキが大きくなることから、振動子片にレーザビームを照射して振動周波数を調整するための時間が長くなる問題がある。また、容器の底面に貫通孔が形成されているが、蓋体は容器の上面に接合することから、封止材によって蓋体を接合する作業と、貫通孔から容器内のガスを排気する作業を行うとき、容器を裏返す等の工程が必要になり、作業の長時間化によってコストアップになる問題がある。
【０００５】
本発明は、これらの問題を解決し、容器内のガスを排気するための貫通孔を蓋体に形成することにより、容器の変形を未然に防止すると共に、短時間に作業することができる振動子用容器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため本発明による振動子用容器は、振動子片を内蔵したパッケージの開口側を板状の蓋体によって被冠することにより上記パッケージ内を封止した振動子用容器であって、上記蓋体には上記パッケージ内と外部とを連通すると共に、少なくとも内周面に金属膜によりメタライズ層が設けられた貫通穴が形成され、上記貫通穴に封止材を溶融することにより上記パッケージ内を封止することを要旨としている。
【０００７】
蓋体に形成された貫通穴は、大きい内径の主貫通穴と、この主貫通穴の外周の一部から連通させてラジアル方向に延設した副貫通穴とを形成することが望ましい。
【０００８】
蓋体に形成された貫通穴は、上記パッケージ内の内面側から外面側に至るに従って拡開する略擂り鉢状に形成し、この略擂り鉢状の貫通穴の少なくとも内周面にメタライズ層を設けることが望ましい。
【０００９】
大きい内径の主貫通穴の内径寸法は、溶融する前に載置する上記封止材の外径寸法よりも小さく形成することが望ましい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の請求項１に記載の振動子用容器によれば、振動子片を内蔵したパッケージを封止する板状の蓋体に貫通穴を形成しているので、パッケージを製作するときに貫通穴によって変形することが未然に防止され、この結果、振動子片が精度良く搭載されるので、振動子片の振動周波数のバラツキを小さくすることが可能となる。また、封止材によって蓋体を接合する作業と、貫通孔から容器内のガスを排気する作業がいずれもパッケージの上面となることから、生産性を向上することが可能となる。
【００１１】
また、蓋体に形成された大きい内径の主貫通穴に連通させてラジアル方向に延設した副貫通穴を形成することにより、主貫通穴に載置した封止材が溶融するときに、副貫通穴からパッケージ内のガスを容易に排気することができ、しかも、封止材が副貫通穴の方向に流出して副貫通穴が次第に塞がれる間にもガスを排気することができることから、パッケージ内のガスを完全に排気することが可能となる。
【００１２】
さらに、蓋体に形成された貫通穴を略擂り鉢状に形成し、内周面にメタライズ層を設けることにより、封止材を貫通穴に位置決めした状態で安定して載置することができる。また、パッケージ内側が小さい内径になっているので、封止材を溶融したときに、封止材がパッケージ内に流出することを防止することが可能となる。
【００１３】
大きい内径の主貫通穴の内径寸法を溶融する前に載置する封止材の外径寸法よりも小さく形成することにより、封止材を貫通穴に位置決めした状態で安定して載置することができ、作業性を向上させることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明による振動子用容器は、振動子片を内蔵したパッケージの開口側を板状の蓋体によって被冠することにより、上記パッケージ内が封止される。上記蓋体には、上記パッケージ内と外部とを連通すると共に、少なくとも内周面に金属膜によりメタライズ層が設けられた貫通穴が形成されている。上記貫通穴は、封止材を溶融することにより上記パッケージ内を封止する。
【００１５】
以下、図面に基いて本発明の好適な実施例について説明する。図１、図４は、本発明によるパッケージ１及び蓋体２を示している。パッケージ１は、図１に示すように、略皿状に形成されたセラミックによって構成され、内部のキャビティ１ａには、例えば水晶振動子３等の基端側が搭載部１ｂに載置固定されている。このパッケージ１の開口端は矩形環状に形成され、この開口端の全面にはメタライズ層４が矩形環状に設けられている。パッケージ１の開口端に形成されたメタライズ層４には、蓋体２がろう付けによって溶着される。
【００１６】
蓋体２は、平板状のコバール（鉄（Ｆｅ）、ニッケル（Ｎｉ）、コバルト（Ｃｏ）合金）によって形成され、蓋体２に外周縁には、図３に示すように、上記メタライズ層４と同様にろう材からなる矩形環状のろう材層５が形成されている。蓋体２は、メタライズ層４とろう材層５が一致するように接合した後に、例えば封止炉に入れ、例えば、リフローによって加熱することにより、パッケージ１の開口端のメタライズ層４と蓋体２とをろう付けすることにより、パッケージ１のキャビティ１ａが蓋体２によって封止される。
【００１７】
上記蓋体２のろう材層５は、一部の幅を他の部分の幅と異ならせている。すなわち、図３に示すように、蓋体２の外周縁に形成された矩形環状のろう材層５は、長辺側５ａの中央部の幅が短辺側５ｂから漸次幅広になるように形成されている。この結果、短辺側近傍の幅Ｗ１よりも中央部の幅Ｗ２を大きくしている。なお、短辺側５ｂの幅は、幅Ｗ１に形成している。なお、中央部の幅Ｗ２は上記メタライズ層４の幅よりも小さくしている。
【００１８】
ろう材層５における長辺側の中央部の幅Ｗ２を短辺側近傍の幅Ｗ１よりも大きく形成すると、ペースト状のろう材を印刷してろう材層５を形成するとき、通常幅の短辺側における表面張力が弱められることから、短辺側のペースト状のろう材が中央部の膜厚とほぼ同じになって、ほぼ均一に形成される。
【００１９】
このように、ペースト状のろう材を印刷することにより形成されるろう材層５の膜厚を全周にわたり均一にすると、パッケージ１の開口端のメタライズ層４に対して蓋体が均一な膜厚で溶着されるので、ろう材層５における空隙やボイドの発生が抑制され、パッケージ１のキャビティ１ａを気密に封止することができる。
【００２０】
上述した蓋体２は、線膨張係数がセラミック製のパッケージ１の線膨張係数とほぼ等しく、かつ、ろう付け温度に耐えられる材質であれば良く、上述したコバールの他、鉄（Ｆｅ）系合金やセラミック等、ろう付け温度に耐えられる材料を使用することができる。
【００２１】
また、ろう材層５は、Ａｕ／Ｓｎ合金（溶融点が約摂氏２８０度）等の低い溶融温度を有する金属からなっているが、その他、ろう材層５の材料としては、高温半田や、銀（Ａｇ）系ろう材、アルミニウム（Ａｌ）系ろう材などを使用してもよい。
【００２２】
上述した蓋体２には、貫通穴６が形成されている。貫通穴６は、図１乃至図３に示すように、パッケージ１のキャビティ１ａ内部と外部とが連通するように貫通している。また、パッケージ１の開口端と反対側の外面側には、外面側に至るに従って拡開する擂り鉢状部６ａが形成されている。さらに、貫通穴６は、大きい内径の主貫通穴６ｂと、この主貫通穴６ｂの外周の一部から連通させてラジアル方向に延設した副貫通穴６ｃが形成され、平面的には略だるま状に形成されている。上記主貫通穴６ｂの内径は、後述する封止材７の外径寸法よりも小さく形成している。そして、擂り鉢状部６ａと主貫通穴６ｂおよび副貫通穴６ｃの内周面には、後述する封止材７を取着するためのメタライズ層６ｄが設けられている。このメタライズ層６ｄは、封止材７が貫通穴６の周辺にのみ濡れ広がらせるためであり、濡れ性を得るために、タングステンやモリブデン・銀・銅等の金属粉末が用いられる。なお、上記主貫通穴６ｂは、必ずしも開口が円形である必要はなく、開口が三角形や四角形あるいはその他の形状であっても良い。なお、貫通穴６を形成する位置は、振動子片３に対応させることが望ましい。この位置に設定することにより、貫通穴６を通して、周波数調整手段としてのレーザー光あるいは電子ビームが、振動子片の周波数調整部の金属膜を溶かして、周波数調整部の重みを調整して所定の周波数（例えば３２．７６８ＫＨｚ）になるよう周波数調整を行うことができる。
【００２３】
次に、蓋体２の貫通穴６を封止する工程について説明する。蓋体２は、前述したように、パッケージ１の開口端のメタライズ層４と蓋体２のろう材層５とをリフロー等の加熱手段によりろう付けされ、これにより、パッケージ１のキャビティ１ａを封止している。その後、図５（Ａ）に示すように、貫通穴６の主貫通穴６ｂに球状の封止材７を位置決めした状態で載置した後、真空雰囲気中で、レーザー装置あるいは電子ビーム装置等の加熱装置８により封止材７を溶解する。ここで、封止材７の成分としては、Ａｕ−Ｓｎ系、Ｐｂ−Ｓｎ系、Ａｇロウ系等の金属材料、或いは有機系の接着剤等が用いられる。主貫通穴６ｂに球状の封止材７を載置した図５（Ａ）に示す状態では、真空雰囲気の中でキャビティ１ａ内のガスが、図示の点線の矢印で示すように外部に流出する。
【００２４】
その後、加熱装置８により封止材７が溶解を始めると、図５（Ｂ）に示すように、封止材７が貫通穴６の副貫通穴６ｃの方向に流れる。このとき、貫通穴６の擂り鉢状部６ａと主貫通穴６ｂおよび副貫通穴６ｃの内周面にはメタライズ層６ｄが設けられているので、封止材７が貫通穴６の周辺にのみ濡れ広がり、他の個所には流出しない。このように、封止材７が貫通穴６の副貫通穴６ｃの方向に流れることにより、貫通穴６の開口面積が次第に小さくなるが、この状態でもキャビティ１ａ内のガスが、図示の点線の矢印で示すように外部に流出する。すなわち、封止材７は、加熱装置８により溶解されて、まず貫通穴６の擂り鉢状部６ａと主貫通穴６ｂの内周面に濡れ広がって接合される。その後、封止材７の溶解が進むに連れて貫通穴６の擂り鉢状部６ａと副貫通穴６ｃの内周面に濡れ広がることから、キャビティ１ａ内のガスの流出位置を定まめることができる。
【００２５】
さらに加熱装置８により封止材７を溶解すると、図５（Ｃ）に示すように、貫通穴６の副貫通穴６ｃに封止材７が満たされ、この結果、図６に示すように、封止材７により貫通穴６が封止されることにより、パッケージ１のキャビティ１ａは真空状態で気密に保持される。この状態において、溶解により封止材７が液状になるが、封止材７は表面張力によってキャビティ１ａに滴下することはない。
【００２６】
図６（Ａ）（Ｂ）は、貫通穴の他の変形例を示している。図６（Ａ）は、貫通穴１０の副貫通穴１０ｂを長円状に形成している。また、図６（Ｂ）は、貫通穴１１の副貫通穴１１ｂを略三角状に形成している。いずれの副貫通穴１０ｂ、１１ｂであっても、前述した実施例と同様に、貫通穴１０、１１の擂り鉢状部１０ｃ、１１ｃと主貫通穴１０ａ、１１ａおよび副貫通穴１０ｂ、１１ｂの内周面にはメタライズ層が設けられている。また、封止材７が加熱装置により溶解されたとき、貫通穴１０、１１の副貫通穴１０ｂ、１１ｂの内周面および擂り鉢状部１０ｃ、１１ｃに濡れ広がることは前述した例と同様である。
【００２７】
以上、本発明を実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変形可能であることは言うまでもない。前述した実施例においては、貫通穴の主貫通穴に連通させて、ラジアル方向に延設した副貫通穴を１個形成した例を示したが、副貫通穴は２個以上の複数個形成しても良い。また、封止材として、加熱装置により加熱したとき、全てが溶解する素材を用いたが、貫通穴の主貫通穴よりもやや大きく、擂り鉢状部の外縁よりもやや小さい形状の板状の封止板を用い、この封止板の少なくとも周囲に上記封止材を被覆して、上記加熱装置により加熱すより貫通穴を封止するようにしても良い。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
本発明は、パッケージに収納する水晶振動子等を気密に封止する蓋体に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明によるパッケージ用の蓋体を示す斜視図である。
【図２】図１に示した蓋体の要部拡大断面図である。
【図３】図１に示した蓋体のろう材層を示す要部拡大断面図である。
【図４】パッケージに蓋体を封止する前の状態を示す断面図である。
【図５】（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）は、本発明による貫通孔の封止工程を示す説明図である。
【図６】本発明により貫通孔を封止したパッケージを示す断面図である。
【図７】（Ａ）（Ｂ）は、貫通孔の変形例を示す平面図である。
【符号の説明】
【００３０】
１      パッケージ
１ａ    キャビティ
２      蓋体
３      振動子片
６      貫通穴
６ａ    擂り鉢状部
６ｂ    主貫通穴
６ｃ    副貫通穴
６ｄ    メタライズ層
７      封止材
【図１】
2010050581.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2010050581.tif 000008
【図７】
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